現代生物學的真相:雜交玉米的秘密

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“繼任的一代又一代農業研究工作者們,甚至那些在公共部門工作的人,都認爲雜交品種本質上更加優越,儘管與此相矛盾的實驗結果在30多年前就已發表在知名期刊上了。”

我們在基因組計劃中,看到了生物科學不經常被提起的一個方面,它可能是所有方面中最讓人迷惑不解的一個。人們所說的關於生命本質的基本發現往往掩蓋了簡單的商業關係,而這種商業關係又爲研究方向和內容提供了強有力的動力。記錄在冊的、關於純粹的商業利益驅動所謂本質的基本發現的最佳例子,是農業。人們常說雜交玉米的發明導致了農業生產力的大幅增長,並且以極低的花費、極高的效率養活了數億人口。在20世紀20年代,北美玉米帶播種的玉米,平均每畝產量可能爲35蒲式耳,如今可產出125蒲式耳。這項成就普遍被認爲是基礎遺傳學應用在人類福利上最偉大的勝利之一,但事實更爲有趣。

雜交玉米是通過將兩種純種的近交物種進行雜交,然後將雜交產生的種子進行種植而產生的。這些近交物種是經過長期的自花授粉過程而產生的。這種自花授粉是爲了讓每一次產生的品種在基因上完全一致。種子公司將花上好幾年爲玉米進行自花授粉直到它們形成了統一的品種。然後公司就會把兩個品種雜交後的種子賣給農民。近交同類品種的玉米的產出量相當低,然而雜交品種就比近交品種以及原始開放授粉的玉米品種在產量上要高出許多。並非兩個近交品種的雜交就會形成高產出的雜交品種,訣竅在於要在多個近交品種中找出能夠提高產量的配組。

另一種人們不常談起的品質是,自交品種之間雜交有着獨特的商業價值。如果一個農民有一個作物的高產品種,這個品種抗災性很強,而且相對投入的成本而言,有高商業產出的話,那麼他通常的選擇就會是留下這種高產量品種的種子並且來年再種下去以求繼續獲得高產。一旦農民獲得了這種極佳品種的種子,他將不會再次付錢購買種子,因爲植物如同其他生物體一樣可以自我複製。但是這種自我複製的能力對於想要通過培育新生物品種賺錢的人來說,就是一個嚴重的問題了。因爲一旦他把種子賣出去了以後,買方就掌握着種子的未來產量了。那麼之後他又如何賺錢呢?他只能有償出售一次,然後種子將免費傳播到各地。

上述複製保護問題在電腦軟件程序領域也存在。電腦軟件的開發者一定不樂意花費時間、精力和金錢去開發一款新程序,如果它的第一批買家可以複製程序並且免費傳播給他的朋友。在動植物繁殖上面,這種免費複製一直是一個問題。因爲農民一旦買下了種子或者動物品種,就會自己培育下一代,那麼植物培育者和種子製造商將永遠賺不了多少錢。當然,農場培育出來的種子可能含有一定量的雜草種子,也可能不是在最佳發芽條件下繁育的。所以事實上,農民偶爾會回到種子商那裡購買一定量種子用來作爲新儲備。舉個例子,在法國,種小麥的農民平均每六年會回購種子用來重新補充小麥種子的儲備。

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雜交玉米有所不同,因爲它是在兩個自我繁殖的同系間進行雜交,所以人們不能通過種下雜交玉米的種子來獲得新的雜交玉米。雜交植物不是純種的。雜交植物的種子本身並不是雜交的,而是形成了具有不同程度雜交性的植物羣, 是同種和異種之間的一種混合。留下雜交玉米種子的農民如果來年再次種下這類種子,那麼他來年的收成將每畝減少至少30蒲式耳。爲了維持高產,農民就有必要每年回購。因此雜交玉米種子的生產商就找到了複製保護的方法。此外,雜交玉米種子的生產商還可以向沒有回購的農民收取一定費用,這個費用與他將要失去的產量等值,也就是每畝30蒲式耳的市值。實際上雜交玉米的發明是一種特意運用基因規律來創造防複製的產品。作爲雜交玉米發明者也就是這個領域的最佳權威,G. H. 沙爾(G. H. Shull)和E. M. 伊斯特(E. M. East)是這麼寫雜交的:

某物可以輕易爲種子商佔據,事實上,這是農業歷史上第一次出現一個種子商可以從自身培育的事物或者自身購買的事物中獲取完全的利潤。一個培育了或許會爲全國帶來無法估量利益的新品種的人,什麼也得不到,甚至連名聲都沒有,就因爲他努力培育出來的植物能被任何一個人繼續培育。而第一代雜交品種的使用就能夠讓培育者保有雜交親本,而僅需要給出對於繼續培育而言並不是那麼有價值的雜交種子。

意識到這種雜交的方法能保證發明者獲得大量利潤後,這種雜交方法被引入整個農業領域。雞、西紅柿、豬,事實上,幾乎每一種可能採用這種方法的商業植物或動物,都以犧牲老品種爲代價來培育雜交品種。一些主要的種子公司,比如先鋒雜交種子公司,就投入數百萬美元來嘗試生產雜交小麥以獲得巨大的未開發市場。到目前爲止,他們還沒有成功,因爲生產雜交種子的花費巨大。

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先鋒雜交種子公司本身就是一位重要的政治界與科學界人物活動的結果,這個人就是亨利·A. 華萊士(Henry A. Wallace)。在1920年,華萊士的父親由總統沃倫·哈丁(Warren Harding)任命爲美國農業部部長。老華萊士派兒子亨利考察一系列農業試驗站。考察完畢後,亨利建議他父親任命致力於發展雜交的人作爲植物育種的帶頭人。與此同時,亨利自己也在做雜交試驗。在1924年,他出售了自己培育的首批雜交玉米種子,並獲得了每畝大約740美元的利潤。1926年,他創立了先鋒雜交種子公司,到了1933年,也就是在他被富蘭克林·D.羅斯福(Franklin D. Roosevelt)總統任命爲農業部部長的這一年,在美國,之後在加拿大,採用雜交玉米的壓力變得不可抗拒。

如果對農業生產而言雜交真的是更爲高級的手段,那麼其對種子公司是否有商業價值則是一個無關緊要的問題,問題就在於是否存在其他有效甚至更好的育種方法,而且這種方法無須向種子公司提供產權保護。對於這個問題的回答取決於一些基礎遺傳學的問題,這些問題在雜交玉米歷史的早期並沒有明確下來,直到本書成書之際的30年前,人們也許還會說玉米生產的基礎生物學就是隻有通過雜交纔會出現額外產量。但是,人們在這30年裡已經知道了事情真相,做了基礎性的實驗並且沒有任何植物培育者會反駁實驗結果。實驗顯示,會影響玉米產量的基因性質證明,直接簡單地從每一代中選擇高產植物並且培育選中植物的種子,這也是一種可行的方法。通過這種選擇,事實上植物培育者可以培育出與現代雜交玉米產量相同的玉米品種。問題是沒有任何商業性植物培育者會開展這樣的研究並進行培育,原因是這種方法無法賺錢。

這個故事最有趣的一點是農業試驗站所扮演的角色。比如美國的州立農業試驗站或者加拿大農業部這樣的機構,或許本應是我們期待其能找出替代方法的機構,畢竟它們不考慮利潤並且使用公共開支運轉。但是美國農業部和加拿大農業部偏偏是雜交方法最強有力的支持者之一。這種純粹出於商業利益的理論如此成功地披上了純科學的外衣,以致大學的農學院將它作爲科學真理傳授給了學生。繼任的一代又一代農業研究工作者們,甚至那些在公共部門工作的人,都認爲雜交品種本質上更加優越,儘管與此相矛盾的實驗結果在30多年前就已發表在知名期刊上了。再一次,我們看到,在關於自然的純粹科學和客觀知識的神秘僞裝下,實際上是政治的、經濟的和社會的意識形態。

本文作者 R. C.列萬廷(R.C. Lewontin, 1929—2021),世界知名遺傳學家、進化生物學家,也是數學家、社會評論家,曾榮獲瑞典皇家科學院克拉福德獎、美國自然學家學會塞沃爾·賴特獎等殊榮。他是發展羣體遺傳學和進化論數學基礎的先驅,率先將分子生物學應用於遺傳變異、生物進化等領域。他於1951年獲得哈佛大學的生物學學士學位,此後繼續在哥倫比亞大學攻讀數理統計和動物學碩士;畢業後在北卡羅來納州立大學、羅徹斯特大學、芝加哥大學和哈佛大學任教;另著有《三重螺旋:基因、有機體、環境》(The Triple Helix: Gene, Organism, and Environment)等,長期爲《紐約書評》(The New York Review of Books)供稿。

作者: [美] R. C. 列萬廷 譯者: 羅文靜 出版: 三輝圖書|南京大學出版社

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“不要將科學交付給專家,不要被科學迷惑,

而是要去尋求一種人人都能分享的、複雜的科學認識。”

伴隨着DNA的發現和研究的深入,基因學逐步進入大衆視野,人類基因組計 劃開啓了生命科學的新紀元。基因對人類有哪些影響,生物學不同流派各執一詞:基因組成了個體,人類本性是由基因編碼的,基因組成了文化和社會,決定了個人的貧富和民族是否好戰……本書是世界知名遺傳學家R. C. 列萬廷對這些觀點的迴應。

列萬廷立足生物學,對當代科學、意識形態等問題展開了批判式的解讀。他運用達爾文的生物進化論、福爾摩斯的“記憶閣樓”、智商測試、雜交玉米等妙趣橫生的實例,綜合分析了基因、有機體、環境這“三重螺旋”,拆解了“純粹的生物科學”之神話,並警醒大衆,對科學、專家,要時刻保持警惕。

—關於“現代人小叢書”—

三輝書系·現代人小叢書

全球思想領袖的極簡公民課

引導批判性思考,探索現代人的善好生活

已出:

1《畫地爲牢》(多麗絲·萊辛)

2《技術的真相》(厄休拉·M. 富蘭克林)

3《無意識的文明》(約翰·拉爾斯頓·索爾)

4《培養想象》(諾思羅普·弗萊)

5《償還:債務和財富的陰暗面》(瑪格麗特·阿特伍德)

6《歷史的迴歸:二十一世紀的衝突、遷徙和地緣政治》(詹妮弗·韋爾什)

7《敘事的勝利——在大衆文化時代講故事》(羅伯特·弗爾福德)

8《效率崇拜》(珍妮絲·格羅斯·斯坦)

9《現代性的隱憂》(查爾斯·泰勒)

10《設計自由》(斯塔福德·比爾)

11《必要的幻覺:民主社會中的思想控制》(諾姆·喬姆斯基)

12《作爲意識形態的生物學:DNA的原則》(R.C.列萬廷)

待出:

13《權利革命》(葉禮庭)

編輯|艾珊珊